Название: теплотехника (Ю.И. Шаров,Ю.В.Овчинников)

Жанр: Технические

Просмотров: 1194


Цикл парокомпрессионной холодильной установки

 

Изотермический подвод и отвод теплоты в холодильной установке удается осуществить в том случае, если холодильным агентом является легкокипящая жидкость, температура кипения которой при атмосферном давлении

t0£0 oC, причем при отрицательных температурах кипения t0<0 oC давление кипения Р0 должно быть больше атмосферного, чтобы исключить подсос воздуха в испаритель. невысокие давления сжатия позволяют изготовить облегченными компрессор и другие элементы холодильной установки. При существенной скрытой теплоте парообразования r желательны низкие удельные объемы u, что позволяет уменьшить габариты компрессора.

Хорошим хладоагентом является аммиак NH3 (при tк = 20 оС, Рк = 8,57 бар и при t0 = -34 оС, Р0 = 0,98 бар), и скрытая теплота парообразования у него выше, чем у других, но недостатки его – токсичность и коррозионная активность по отношению к цветным металлам, поэтому в бытовых холодильных установках аммиак не применяется. Неплохими хладоагентами являются хлористый метил (СН3CL) и этан (С2H6); сернистый ангидрид (SO2) из-за высокой токсичности не применяется.

Подпись: Рис. 1.2. Схема парокомпрессионной 
установки
Широкое распространение в качестве хладоагентов получили фреоны – фторхлорпроизводные простейших углеводородов (в основном метана). Отличительными свойствами фреонов являются их химическая стойкость, нетоксичность, отсутствие взаимодействия с конструкционными материалами при

t < 200 оС. Наиболее широкое распространение получил фреон – 12 (CF2CL2 – дифтордихлорметан), который имеет следующие теплофизические характеристики: молекулярная масса m = 120,92; температура кипения при атмосферном давлении Р0 = 1 бар; t0 = - 30,3 oC; критические параметры – Ркр = 41,32 бар;

tкр = 111,8 оС; uкр = 1,78×10-3 м3/кг; показатель адиабаты К=1,14.

Схема холодильной установки на влажном паре холодильного агента представлена на рис. 1.2.

Сжатый в компрессоре 3 до давления Рк пар холодильного агента поступает в конденсатор 4, где конденсируется за счет отдачи теплоты охлаждающей воде. Процесс конденсации пара 4 - 1 – изобарно-изотермический (рис. 1.3,а), из конденсатора выходит жидкость в состоянии насыщения (х = 0), соответствующая точке 1 на TS – диаграмме. Эта жидкость затем расширяется в дросселе 1 (h2 = h1), превращаясь во влажный пар с малой степенью сухости. При дросселировании, процесс 1 – 2, температура и давление холодильного агента понижается до Т2, Р0. Испаряясь в испарителе 2 при Р0 = const и Т2 = const, холодильный агент отбирает теплоту от воздуха в холодильной камере.

Из испарителя пар высокой степени сухости направляется в компрессор, где адиабатно сжимается от давления Р0 до давления Рк. На разных режимах работы компрессора пар на выходе из него может быть сухим насыщенным (рис. 1.3,а) или перегретым (рис. 1.3,б).

Необратимость процесса дросселирования 1 – 2 приводит к некоторому уменьшению холодопроизводительности цикла по сравнению с обратным циклом Карно. Из рис. 1.3,а  видно, что теплота q2 (площадь 23bа2), отбираемая холодильным агентом в цикле парокомпрессионной холодильной установки, несколько меньше, чем в обратном цикле Карно (площадь А3 bcA).

 

а                                                                           б

 

Рис. 1.3. Цикл парокомпрессионной холодильной установки:

а – пар сухой насыщенный (х = 1) после компрессора; б – пар перегретый

 

Работа адиабатного сжатия в компрессоре:

ℓ = h4 – h3 ,                                                         (1.7)

а теплота, передаваемая от холодного источника к горячему:

q2 = h3 – h2 .                                                       (1.8)

Подставляя эти значения в уравнение (1.3), получаем холодильный коэффициент парокомпрессионного цикла:

 

                                                 (1.9)

который из-за необратимости реальных процессов ниже, чем в обратном цикле Карно в одинаковом диапазоне теператур Тгор … Тхол.

 

Описание и работа холодильной установки ИФ-56